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    我國調(diào)車機(jī)車實(shí)際需求分析

    2017-03-19 23:07:59黃貴劉瑛子李培功胡濤
    科學(xué)與財(cái)富 2017年6期
    關(guān)鍵詞:需求分析

    黃貴+劉瑛子+李培功+胡濤

    摘 要:我國既有DF系列調(diào)車機(jī)車不能完全滿足運(yùn)用的需求,而新近投入運(yùn)用的4400馬力交流傳動(dòng)調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車在站場作業(yè)時(shí)普遍反映功率富余較大。本文圍繞機(jī)車功率、牽引性能等方面對我國調(diào)車機(jī)車的實(shí)際需求進(jìn)行分析。

    關(guān)鍵詞:調(diào)車機(jī)車;牽引性能;需求分析;編組場

    0 引言

    我國目前的調(diào)車機(jī)車主要以DF系列調(diào)車機(jī)車為主,但普遍運(yùn)用年限較長,同時(shí)機(jī)車的牽引性能也不能完全滿足運(yùn)用的需求。近年來,4400馬力交流傳動(dòng)調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車批量投入運(yùn)用,但普遍反映在站場作業(yè)時(shí)機(jī)車功率富余較大,對調(diào)車機(jī)車的特殊運(yùn)用工況適應(yīng)性有待加強(qiáng)。為了更好的開發(fā)新的調(diào)車機(jī)車,有必要對我國調(diào)車機(jī)車的實(shí)際需求進(jìn)行分析。

    1 調(diào)車機(jī)車作業(yè)工況及運(yùn)用問題

    1.1 站段作業(yè)工況

    編組作業(yè):進(jìn)行平面調(diào)車作業(yè),牽引速度30 km/h以下。

    駝峰作業(yè):推峰噸位普遍在4500~5000t,最大坡道45‰,牽引速度基本在10km/h以下。

    整列牽出:牽引噸位在4500~6000t,大部分站段牽引速度在25 km/h以下。

    小運(yùn)轉(zhuǎn):每個(gè)站段小運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)段的坡道不同,最大的達(dá)30‰,牽引速度在40~80km/h,由于受機(jī)車功率及牽引性能的影響,部分機(jī)務(wù)段采用干線機(jī)車小運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)。

    1.2 既有DF調(diào)車機(jī)車運(yùn)用問題

    1.2.1 連續(xù)作業(yè)能力不足

    既有調(diào)小機(jī)車的燃油箱容積基本在5500L以下,可利用的油量僅4000L左右,編尾調(diào)車時(shí),日油耗量可達(dá)1600L,因此許多調(diào)小機(jī)車2~3天就要補(bǔ)油,連續(xù)作業(yè)能力嚴(yán)重不足。

    1.2.2 牽引力不足

    既有調(diào)小機(jī)車受機(jī)車軸重、電傳動(dòng)方式、控制方式和粘著利用的影響,起動(dòng)和持續(xù)牽引力均較低,牽引能力不足使機(jī)車頻繁空轉(zhuǎn)打滑、加速性能差、整列牽出效率和轉(zhuǎn)調(diào)作業(yè)能力低。

    1.2.3 調(diào)運(yùn)能力不足

    既有調(diào)小機(jī)車受功率、牽引力、線路坡道、連續(xù)作業(yè)能力等因素的限制,調(diào)運(yùn)能力明顯不足。目前各站段靠延長工作時(shí)間及采用干線機(jī)車來擔(dān)當(dāng)調(diào)運(yùn)任務(wù),彌補(bǔ)調(diào)小機(jī)車調(diào)運(yùn)能力不足的問題。

    1.2.4 司乘人員工作環(huán)境差

    調(diào)車機(jī)車會(huì)加裝調(diào)監(jiān)系統(tǒng)等第三方設(shè)備,由于設(shè)計(jì)初期未預(yù)留接口和安裝位置,造成司機(jī)室布局凌亂、工作空間狹小,舒適性差,操作不方便,同時(shí)配備的生活設(shè)施性能較差。

    1.2.5 經(jīng)濟(jì)性差

    調(diào)車機(jī)車特殊的工況特點(diǎn),使其長時(shí)間處于惰轉(zhuǎn)及低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)、全功率運(yùn)行時(shí)間少,燃油利用率較低,經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)較差。

    1.3 “和諧”系列調(diào)車機(jī)車運(yùn)用問題

    1.3.1 功率富余較大

    現(xiàn)有“和諧”系列調(diào)車機(jī)車裝車功率3500 kW,如僅用作站場編組及推峰作業(yè),和諧系列調(diào)車機(jī)車功率富余較大,機(jī)車高檔位運(yùn)用頻率極低。

    1.3.2 部分功能設(shè)置操作不便

    “和諧”系列調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車自2015年投入運(yùn)用以來,部分功能設(shè)置存在操作不便的問題。

    a) 低檔位功率跨度大,推峰作業(yè)頻繁換擋;

    b) 冷機(jī)狀態(tài)起機(jī)時(shí)間長;

    c)前后車梯較陡,上下機(jī)車不便;

    1.3.3 部分零部件可靠性有待提高

    “和諧”系列調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車存在頭燈壽命短、油位顯示儀誤差大、DK-2制動(dòng)機(jī)分配閥泄露、散熱單節(jié)漏水等零部件質(zhì)量和可靠性方面的問題。

    1.3.4 適應(yīng)性有待改進(jìn)

    “和諧”系列調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車存在以下不適應(yīng)調(diào)車機(jī)車工況的問題:

    a)長期低檔位運(yùn)用形成排煙管積碳、增壓器滲油、冒黑煙

    b)由于“和諧”系列機(jī)車采用合成閘瓦,同時(shí)由于機(jī)車軸重提高到25t,低速下制動(dòng)距離較DF7G長。

    c)由于調(diào)車機(jī)車后面車輛不接風(fēng)管,造成空壓機(jī)打風(fēng)時(shí)間短,油溫較低,水汽不能有效排出,引起空壓機(jī)機(jī)油乳化。

    2 實(shí)際需求分析

    2.1 功率需求分析

    采集DF系列調(diào)車機(jī)車監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及“和諧”系列4400馬力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車站場運(yùn)用數(shù)據(jù),得出DF系列和“和諧”系列調(diào)車機(jī)車各檔位平均使用時(shí)間占比見表1。根據(jù)表1,DF系列調(diào)車機(jī)車柴油機(jī)99%的時(shí)間工作在900轉(zhuǎn)以下,功率基本滿足運(yùn)用的需求?!昂椭C”型調(diào)車機(jī)車在站場作業(yè)時(shí)98%的時(shí)間運(yùn)用在4檔位以下,大部分時(shí)間在惰轉(zhuǎn)位、1檔位和2檔位工作,機(jī)車的功率富余較大。

    采集“和諧”系列4400馬力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車部分小運(yùn)轉(zhuǎn)及大坡道整列牽出數(shù)據(jù)見表2,從表中可以看出,在小運(yùn)轉(zhuǎn)工況及大坡道重載時(shí),需求功率在3000kW以上。

    對DF7G型機(jī)車和HXN5B型機(jī)車相關(guān)檔位功率進(jìn)行對比,如表3。

    結(jié)合表1和表3分析,“和諧”系列調(diào)車機(jī)車和DF系列調(diào)車機(jī)車在站場作業(yè)時(shí)功率使用情況完全吻合,運(yùn)用的最大功率基本都不超過1800 kW,因此機(jī)車功率保持與DF7G型機(jī)車水平相當(dāng)即可滿足站場作業(yè)的運(yùn)用需求。但在小運(yùn)轉(zhuǎn)或大坡道重載牽引時(shí),根據(jù)表2分析功率需求在3000kW左右,“和諧”系列4400馬力調(diào)車機(jī)車比較適合。

    2.2 牽引性能需求分析

    根據(jù)既有調(diào)車機(jī)車的運(yùn)用數(shù)據(jù)分析,得出DF7G型機(jī)車柴油機(jī)900rpm和1000rpm時(shí)的牽引特性[1]以及“和諧”系列HXN5B型4400馬力調(diào)車機(jī)車4檔位和5檔位牽引特性。據(jù)此,站場作業(yè)需求的牽引特性與DF7G型機(jī)車最大檔位(柴油機(jī)轉(zhuǎn)速1000rpm)和“和諧”系列HXN5B型4400馬力調(diào)車機(jī)車5檔位水平相當(dāng)即可滿足要求,同時(shí)考慮起動(dòng)加速性能,采用交流傳動(dòng)進(jìn)一步提高起動(dòng)牽引力至500kN以上即可完全滿足運(yùn)用的需要。分析目前國內(nèi)內(nèi)燃機(jī)車采用的主流柴油機(jī),6缸柴油機(jī)及12缸240柴油機(jī)均滿足裝車要求,牽引特性分析見圖1。

    2.3 功能需求分析

    從目前各站段的運(yùn)用現(xiàn)狀及管理方式來看,調(diào)車機(jī)車基本上都是在一定的站段區(qū)域進(jìn)行固定的作業(yè)。采用交流傳動(dòng)、微機(jī)控制,提高機(jī)車的起動(dòng)牽引和持續(xù)牽引力,同時(shí)增大燃油箱容積,以解決既有直流調(diào)車機(jī)車牽引力不足及整備周期間隔短的問題,“和諧”系列調(diào)車機(jī)車解決現(xiàn)有問題即可滿足運(yùn)用需求。

    由于調(diào)車機(jī)車長時(shí)間期處于惰轉(zhuǎn),在降低惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的同時(shí)應(yīng)盡量降低柴油機(jī)部分負(fù)荷的燃油消耗率,通過結(jié)構(gòu)和控制程序優(yōu)化,解決長時(shí)間惰轉(zhuǎn)造成的燃燒不充分,燃油霧化不良及排氣管積油等現(xiàn)象。柴油機(jī)采用燃油電子噴射系統(tǒng)和動(dòng)力組結(jié)構(gòu),以利于檢修維護(hù)。

    針對調(diào)車機(jī)車低速運(yùn)行、單機(jī)制動(dòng)的特點(diǎn),考慮提高合成閘瓦摩擦系數(shù)和單元制動(dòng)器倍率,解決低速下制動(dòng)力弱的問題。優(yōu)化完善空壓機(jī)控制策略,考慮空壓機(jī)打風(fēng)完成后進(jìn)行內(nèi)部循環(huán),解決空壓機(jī)機(jī)油乳化問題。

    3 結(jié)語

    根據(jù)實(shí)際調(diào)研和站場作業(yè)數(shù)據(jù)分析,我國調(diào)車機(jī)車的實(shí)際需求不是機(jī)車功率不夠,而是既有的DF系列機(jī)車牽引能力不夠。調(diào)車機(jī)車如僅擔(dān)當(dāng)站場編組、推峰及整列牽出作業(yè),機(jī)車功率與DF7G型機(jī)車相當(dāng),并適當(dāng)提高牽引性能即可滿足運(yùn)用需求。

    為全面滿足小運(yùn)轉(zhuǎn)、救援等特殊工況的需求,同時(shí)也兼顧考慮站場長遠(yuǎn)擴(kuò)編的需要,4400馬力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車在功率、軸重和牽引力方面均比較合適。因此,調(diào)車機(jī)車未來應(yīng)形成3000馬力和4000馬力等級交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車高低搭配的系列產(chǎn)品,以更好的滿足實(shí)際運(yùn)用的需要。

    參考文獻(xiàn)

    [1] 饒忠.《列車牽引計(jì)算》.中國鐵道出版社.1996年.

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